(57)【要約】      （修正有）【課題】エンジン冷態始動時において、燃料の燃焼効率を向上させて黒煙発生量を減少させることができるエンジンを提供する。【解決手段】エンジン１００は、エンジン１００の冷却を行う冷却水の水温センサー４８と、エンジン回転数センサー４４と、クラッチ機構２３を切り換えるためのクラッチ操作検知手段４２と、設定エンジン回転数を決定するアクセル操作検知手段４１と、最終目標エンジン回転数を自動制御できる制御装置２０と、を具備し、前記制御装置２０は、エンジン始動時の冷却水の水温が所定の温度以下の場合、最終目標エンジン回転数を、アクセル操作検知手段４１により設定される設定エンジン回転数よりも高い補正目標エンジン回転数に設定する回転数補正制御を行う。【選択図】図１
2010190067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの冷却を行う冷却水の水温検出手段と、エンジン回転数検出手段と、クラッチ機構を切り換えるための切換手段と、設定エンジン回転数を決定するエンジン回転数設定手段と、目標エンジン回転数を自動制御できる制御装置と、を具備するエンジンにおいて、
前記制御装置は、エンジン始動時の冷却水の水温が所定の温度以下の場合、目標エンジン回転数を、エンジン回転数決定手段により設定される設定エンジン回転数よりも高いエンジン回転数に設定する回転数補正制御を行うことを特徴とするエンジン。
【請求項２】
前記制御装置は、エンジン始動時の冷却水温度が所定の温度に達した場合、回転数補正制御を解除することを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項３】
前記制御装置は、回転数補正制御を行う際、回転数補正制御開始時のエンジン回転数と前記制御装置に設けられた記憶装置に記憶された回転数補正マップに基づいて回転数補正制御を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンジン。
【請求項４】
前記制御装置は、回転数補正制御が有効となっている間に前記切換手段によってクラッチ機構を「入」に切り換えた場合、クラッチ機構を「入」に切り換えた後、回転数補正制御を解除して、クラッチ機構を「入」に切り換えた時点でのエンジン回転数と前記制御装置に設けられた記憶装置に記憶された回転数補正マップに基づいて回転数補正解除制御を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のエンジン。
【請求項５】
前記制御装置は、回転数補正解除制御を行った場合には、その後エンジンを一度停止して再び始動させなければ回転数補正制御を行わないことを特徴とする請求項４に記載のエンジン。
【請求項６】
エンジン始動前に水温検出手段が故障していると判定された場合には、回転数補正制御を行わないことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの技術に関し、特にエンジン冷態始動時にエンジン回転数制御を行う制御装置を具備するエンジンの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジン冷態始動時においては、エンジン内の燃焼室の温度が低いため燃料の蒸発が促進されない。そこで、エンジン冷態始動直後においての黒煙を改善するために、燃料噴射弁の噴口面積を縮小したり、噴口の角度を大きく取ったりする技術が公知となっている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−４２０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、燃料噴射弁の噴口面積を縮小したり、噴口の角度を大きく取ったりする場合、燃費を悪化させ、高いエンジン負荷がかかったときの燃料噴射圧力上昇により、ＮＯｘ排出量も増加するため、エンジン性能が低下する。また、エンジン始動補助のためにヒーターなどの付加装置を設けた場合はコストがかかる。
【０００５】
そこで、本発明は係る課題に鑑み、エンジン冷態始動時において、燃料の燃焼効率を向上させて黒煙発生量を減少させることができるエンジンを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００７】
即ち、請求項１においては、エンジンの冷却を行う冷却水の水温検出手段と、エンジン回転数検出手段と、クラッチ機構を切り換えるための切換手段と、設定エンジン回転数を決定するエンジン回転数設定手段と、目標エンジン回転数を自動制御できる制御装置と、を具備するエンジンにおいて、前記制御装置は、エンジン始動時の冷却水の水温が所定の温度以下の場合、目標エンジン回転数を、エンジン回転数決定手段により設定される設定エンジン回転数よりも高いエンジン回転数に設定する回転数補正制御を行うものである。
【０００８】
請求項２においては、前記制御装置は、エンジン始動時の冷却水温度が所定の温度に達した場合、回転数補正制御を解除するものである。
【０００９】
請求項３においては、前記制御装置は、回転数補正制御を行う際、回転数補正制御開始時のエンジン回転数と前記制御装置に設けられた記憶装置に記憶された回転数補正マップに基づいて回転数補正制御を行うものである。
【００１０】
請求項４においては、前記制御装置は、回転数補正制御が有効となっている間に前記切換手段によってクラッチ機構を「入」に切り換えた場合、クラッチ機構を「入」に切り換えた後、回転数補正制御を解除して、クラッチ機構を「入」に切り換えた時点でのエンジン回転数と前記制御装置に設けられた記憶装置に記憶された回転数補正マップに基づいて回転数補正解除制御を行うものである。
【００１１】
請求項５においては、前記制御装置は、回転数補正解除制御を行った場合には、その後エンジンを一度停止して再び始動させなければ回転数補正制御を行わないものである。
【００１２】
請求項６においては、エンジン始動前に水温検出手段が故障していると判定された場合には、回転数補正制御を行わないものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１４】
請求項１においては、エンジン回転数を高くすることにより、燃料の燃焼効率が向上し、冷態始動直後の黒煙排出量を低減することができる。また、エンジンの温度上昇を促進でき、黒煙の消失を早めることができる。
【００１５】
請求項２においては、エンジン回転数を高くした結果、エンジンの温度が一定上昇した場合において、作業者が設定した設定エンジン回転数で運転することが可能となる。
【００１６】
請求項３においては、冷態始動時におけるエンジン回転数の変化量を制御することにより、エンジン回転数をスムーズに移行させることが出来る。
【００１７】
請求項４においては、クラッチ機構を「入」に切り換えた後、エンジン回転数の変化量を制御することにより緩やかにエンジン回転数を減少させて設定エンジン回転数へ移行することができる。このため、エンジンが例えば舶用エンジンとして推進ユニットを駆動するエンジンである場合、操船性の悪化を防止することができる。
【００１８】
請求項５においては、操船動作に入った状態で何度も回転数補正制御を行うのを防止することができる。
【００１９】
請求項６においては、誤って冷態始動時以外で回転数補正制御を行うのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施例に係るエンジンの全体的な構成を示す略式の平面図。
【図２】エンジン回転数及び冷却水温度と時間との関係を示すグラフ図。
【図３】エンジン回転数及び冷却水温度と時間との関係を示すグラフ図。
【図４】エンジン回転数及び冷却水温度と時間との関係を示すグラフ図。
【図５】エンジン回転数及び冷却水温度と時間との関係を示すグラフ図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
まず、図１を用いて、本発明の実施形態であるエンジン１００について説明する。エンジン１００は、船舶に搭載され、舶用エンジンとして推進ユニット１１０を駆動するエンジンである。なお、舶用エンジンとして推進ユニット１１０を駆動するエンジンに限定するものではなく、その他の用途に使用するエンジンで構成することもできる。また、エンジン１００は、エンジン本体１０と、燃料噴射時期の進角制御を行う制御装置２０と、を備えている。
【００２２】
エンジン本体１０は、ディーゼルエンジンである。エンジン本体１０の出力軸１１は、推進ユニット１１０に接続されている。また、エンジン本体１０の出力軸１１には、フライホイール１２が設けられている。推進ユニット１１０は、出力軸１１の駆動によって図示せぬ伝達機構を介してプロペラ１１１を駆動するユニットである。また、出力軸と推進ユニットとの間の接続・切断及び正転・逆転の切換を行うためのクラッチ機構２３が設けられている。該クラッチ機構２３は油圧クラッチ等で構成して制御装置２０と接続され、入切される。
【００２３】
エンジン本体１０は、燃料噴射装置である燃料噴射ポンプ２１と、インジェクタ２２・２２・２２・２２と、を備えている。燃料は、燃料噴射ポンプ２１によって圧送されてインジェクタ２２・２２・２２・２２によって各シリンダー内に噴射される。
【００２４】
制御装置２０は、エンジン低速域で加速があった場合に燃料噴射時期の進角制御を実施する装置である。制御装置２０は、Ｅｎｇｉｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ（以下、ＥＣＵ）４０と、アクセル操作検知手段４１と、切換手段であるクラッチ操作検知手段４２と、エンジン回転数センサー４４と、ラックアクチュエータ４６と、選択手段としての接点入力装置４７と、水温センサー４８と、を接続して構成されている。
ＥＣＵ４０は、演算装置５０と、記憶装置５１とを備えている。
アクセル操作検知手段４１及びクラッチ操作検知手段４２は、船舶の操舵席に設けられている。また、アクセル操作検知手段４１は、エンジン回転数を設定するアクセルレバーの回動基部に設けられ、ＥＣＵ４０に対して設定エンジン回転数Ｎｓｅｔを入力する機能を有する。また、クラッチ操作検知手段４２は、クラッチ機構２３の接続・切断及び正転・逆転の切換操作を行うクラッチレバーの回動基部に設けられ、ＥＣＵ４０に回動操作の検知信号入力してクラッチ機構２３を切り換える。
【００２５】
エンジン回転数センサー４４は、エンジン１００の出力軸１１近傍に設けられている。また、エンジン回転数センサー４４は、実エンジン回転数検知手段として、実エンジン回転数Ｎｅを検出し、ＥＣＵ４０に送信する機能を有する。
ラックアクチュエータ４６は、目標噴射量に基づいて、燃料噴射量を調整する装置である。
接点入力装置４７は、選択手段として、エンジン１００の諸機能についての選択又は設定を行う機能を有する。
水温センサー４８は、エンジン１００の冷却に用いられる冷却水の水温Ｔを検出し、ＥＣＵに送信する機能を有する。前記水温センサー４８は、例えば図示せぬ冷却水通路に設けられており、外気やエンジンの運転状態によって変動する冷却水の水温Ｔを検出するものである。
【００２６】
次に、エンジン冷態始動時のエンジン回転数制御について説明する。
制御装置２０は、エンジン始動時において冷却水の水温Ｔが所定の温度以下の場合（冷態始動時）、最終目標エンジン回転数Ｎｓｅｔｆをアクセル操作検知手段４１によって入力される設定エンジン回転数Ｎｓｅｔよりも高い補正目標エンジン回転数Ｎｓｅｔ´に設定する回転数補正制御を行うものである。
【００２７】
前記回転数補正制御においては、図２に示すように、エンジン始動を開始した時点ｔ０の後、エンジン始動を認識した時点ｔ１において前記水温センサー４８によって検出された冷却水の水温Ｔが下限水温Ｔ１以下である場合には、前記制御装置２０のＥＣＵ４０は、最終目標エンジン回転数Ｎｓｅｔｆを設定エンジン回転数Ｎｓｅｔより高い補正目標エンジン回転数Ｎｓｅｔ´へ上昇させるものである。また、図３に示すように、前記水温センサー４８によって検出されたエンジン始動を認識した時点ｔ１における冷却水温の水温Ｔが下限水温Ｔ１より高い場合には、前記制御装置２０のＥＣＵ４０は回転数補正制御を行わないものである。
【００２８】
このように構成することにより、冷態始動時にエンジン回転数を高くすることで、噴射された燃料の燃焼効率が向上し、冷態始動直後の黒煙排出量を低減することができる。また、エンジン１００の温度上昇を促進でき、黒煙の消失を早めることができる。
また、前記回転数補正制御中に前記クラッチ操作検知手段４２を操作することによりクラッチ機構２３が接続され「入」に切り換えられた場合には、最終目標エンジン回転数Ｎｓｅｔｆを補正目標エンジン回転数Ｎｓｅｔ´へ上昇させているので、切換時のエンジン回転数の低下量を低減でき、操船性の向上を図ることができる。
【００２９】
また、前記回転数補正制御を開始したあと、冷却水の水温Ｔが上昇した場合には、前記制御装置２０のＥＣＵ４０は、最終目標エンジン回転数Ｎｓｅｔｆをアクセル操作検知手段４１によって入力される設定エンジン回転数Ｎｓｅｔと同じ値に設定する回転数補正解除制御を行うものである。前記回転数補正制御においては、図２に示すように、前記水温センサー４８によって検出された冷却水の水温Ｔが解除水温Ｔ２以上に上昇した場合、前記制御装置２０のＥＣＵ４０は、その時点ｔ２から最終目標エンジン回転数Ｎｓｅｔｆをアクセル操作検知手段４１によって入力される設定エンジン回転数Ｎｓｅｔと同じ値に設定するものである。
【００３０】
また、前記回転数補正制御を行っている間に、前記クラッチ操作検知手段４２を操作することによりクラッチ機構２３が接続され「入」に切り換えられた場合には、前記制御装置２０のＥＣＵ４０は、最終目標エンジン回転数Ｎｓｅｔｆをアクセル操作検知手段４１によって入力される設定エンジン回転数Ｎｓｅｔと同じ値に設定する回転数補正解除制御を行うものである。前記回転数補正解除制御においては、図４に示すように、クラッチ機構２３が接続され「入」に切り換えられた場合、その時点ｔ３から最終目標エンジン回転数Ｎｓｅｔｆを操縦者が入力した設定エンジン回転数Ｎｓｅｔ以上のエンジン回転数としないものである。これにより、操縦者が予想するエンジン回転数で船舶を操行させることが可能となる。
【００３１】
また、クラッチ機構２３が接続され「入」に切り換えられ、前記回転数補正解除制御を行った場合には、前記制御装置２０のＥＣＵ４０は、その後エンジンを一度停止して再び始動させなければ回転数補正制御を行わないものである。
【００３２】
例えば、図４に示すように、一度、クラッチ機構２３が接続され「入」に切り換えられ、前記回転数補正解除制御を行った後、クラッチ機構２３が切断され「切」に切り換えられた場合、その時点ｔ４における冷却水の水温Ｔが下限水温Ｔ１以下であるときでも、前記制御装置２０のＥＣＵ４０は、前記回転数補正制御を行わないものである。
そして、その後、エンジン１００を一度停止して再び始動させた場合に冷却水の水温Ｔが下限水温Ｔ１以下であれば、前記制御装置２０のＥＣＵ４０は回転数補正制御を行うものである。
これにより、操縦者が予想するエンジン回転数で船舶を操行させることが可能となる。
【００３３】
また、水温センサー４８が故障している場合には、図５に示すように、前記制御装置２０のＥＣＵ４０は、最終目標エンジン回転数Ｎｓｅｔｆを上昇させる制御を行わないものである。このように構成することにより、誤って冷態始動時以外で前記制御装置２０のＥＣＵ４０が回転数補正制御を行うことを防止することができる。
【００３４】
以上のように、エンジン１００は、エンジン１００の冷却を行う冷却水の水温センサー４８と、エンジン回転数センサー４４と、クラッチ機構２３を切り換えるためのクラッチ操作検知手段４２と、設定エンジン回転数Ｎｓｅｔを決定するアクセル操作検知手段４１と、最終目標エンジン回転数Ｎｓｅｔｆを自動制御できる制御装置２０と、を具備し、前記制御装置２０は、エンジン始動時の冷却水の水温Ｔが所定の温度Ｔ１以下の場合、最終目標エンジン回転数Ｎｓｅｔｆを、アクセル操作検知手段４１により設定される設定エンジン回転数Ｎｓｅｔよりも高い補正目標エンジン回転数Ｎｓｅｔ´に設定する回転数補正制御を行うものである。
このように構成することにより、エンジン回転数を高くすることにより、燃料の燃焼効率が向上し、冷態始動直後の黒煙排出量を低減することができる。また、エンジン１００の温度上昇を促進でき、黒煙の消失を早めることができる。
【００３５】
また、前記制御装置２０は、エンジン始動時の冷却水の水温Ｔが所定の温度Ｔ２に達した場合、回転数補正制御を解除するものである。
このように構成することにより、エンジン回転数を高くした結果、エンジンの温度が一定上昇した場合において、作業者が設定した設定エンジン回転数Ｎｓｅｔで運転することが可能となる。
【００３６】
また、前記制御装置２０は、回転数補正制御を行う際、回転数補正制御開始時のエンジン回転数と前記制御装置２０に設けられた記憶装置５１に記憶された回転数補正マップｆ（Ｎ）に基づいて回転数補正制御を行うものである。
このように構成することにより、冷態始動時におけるエンジン回転数の変化量を制御することにより、エンジン回転数をスムーズに移行させることが出来る。
【００３７】
また、前記制御装置２０は、回転数補正制御が有効となっている間に前記クラッチ操作検知手段４２によってクラッチ機構２３を「入」に切り換えた場合、クラッチ機構２３を「入」に切り換えた後、回転数補正制御を解除して、クラッチ機構２３を「入」に切り換えた時点でのエンジン回転数と前記制御装置２０に設けられた記憶装置５１に記憶された回転数補正マップｆ´（Ｎ）に基づいて回転数補正解除制御を行うものである。
このように構成することにより、クラッチ機構２３を「入」に切り換えた後、エンジン回転数の変化量を制御することにより緩やかにエンジン回転数を減少させて設定エンジン回転数Ｎｓｅｔへ移行することができる。このため、エンジン１００が例えば舶用エンジンとして推進ユニット１１０を駆動するエンジンである場合、操船性の悪化を防止することができる。
【００３８】
また、前記制御装置２０は、回転数補正解除制御を行った場合には、エンジン１００を一端停止して再び始動させなければ回転数補正制御を行わないものである。
このように構成することにより、操船動作に入った状態で何度も回転数補正制御を行うのを防止することができる。
【００３９】
また、エンジン始動前に水温センサー４８が故障していると判定された場合には、回転数補正制御を行わないものである。
このように構成することにより、誤って冷態始動時以外で回転数補正制御を行うのを防止することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１０        エンジン本体
２０        制御装置
２３        クラッチ機構
４０        ＥＣＵ
４１        アクセル操作検知手段
４２        クラッチ操作検知手段
４４        エンジン回転数センサー
４７        接点入力装置
４８        水温センサー
５０        演算装置
５１        記憶装置
１００      エンジン
Ｎｓｅｔ    設定エンジン回転数
Ｎｅ  実エンジン回転数
【図１】
2010190067.tif 000003
【図２】
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【図３】
2010190067.tif 000005
【図４】
2010190067.tif 000006
【図５】
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